Электролит для свинцовых аккумуляторных батарей Общая характеристика

Электролит для кислотных автомобильных аккумуляторных батарей представляет собой раствор химически чистой (аккумуляторной) серной кислоты в дистиллированной воде.

Аккумуляторная батарея предназначена для питания электрической энергией всех потребителей при неработающем двигателе и при работе его с малой частотой вращения коленчатого вала, а также для пуска двигателя стартером. Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, используемые на автомобилях, состоят из трех, шести или двенадцати последовательно соединенных аккумуляторов напряжением 2W каждый. Электродами такого аккумулятора являются две свинцовые решетчатые пластины, погруженные в электролит. Одна из них заполнена диоксидом свинца PbO₂, а другая – металлическим губчатым свинцом Pb. Пластины погружены в 35-40 % раствор серной кислоты; при этой концентрации удельная электропроводность раствора серной кислоты максимальна.

При работе аккумулятора – при его разряде – в нем протекает окислительно- восстановительная реакция, в ходе которой металлический свинец (анод) окисляется:

Процесс восстановления происходит на катоде, которым является диоксид свинца:

Суммарное уравнение реакции, протекающей в аккумуляторе при его работе, имеет вид:

Pb + PbO₂ + 4H⁺ + 2SO₄^2- = 2PbSO₄ + 2H₂O

По мере разряда аккумулятора материалы его катода (PbO₂) и анода (Pb) расходуются. Расходуется и серная кислота. При этом падает плотность электролита, и уменьшается напряжение на зажимах аккумулятора. Когда оно становится меньше значения, допускаемого условиями эксплуатации (1,7 В), аккумулятор вновь заряжают.

Для зарядки (или заряда) аккумулятор подключают к внешнему источнику тока (плюсом к плюсу и минусом к минусу). При зарядке аккумулятора электрохимические процессы на электродах «обращаются». На свинцовом электроде, который становится катодом, происходит восстановление сульфата свинца:

PbSO₄ + 2e = Pb + SO₄^2-

На аноде идет процесс окисления:

Суммарное уравнение реакции, протекающей при заряде аккумулятора:

Напряжение аккумулятора при этом увеличивается и в конце заряда достигает значения, достаточного для электролиза воды:

В конце заряда происходит только электролиз воды, поэтому интенсивное выделение пузырьков газа служит признаком окончания заряда свинцового аккумулятора.

Поскольку при зарядке и разрядке аккумулятора изменяется плотность электролита, то по ней в основном определяют степень разряженности аккумуляторных батарей. Понижение плотности электролита на 0,01 г/см³ соответствует разряду аккумулятора на 6%.

Эксплуатационные требования к электролитам

Плотность электролита для аккумуляторной батареи зависит от климатического района, в котором эксплуатируется автомобиль. Значения норм плотности электролита для различных климатических зон и времени года приведены в табл. Г.1 приложения.

При обслуживании, а также при отказе аккумуляторной батареи в эксплуатации её разряженность проверяют путем измерения плотности электролита. Плотность электролита измеряют с помощью ареометра.

По величине плотности определяют степень разряженности аккумуляторной батареи и делают вывод о возможности использования данного электролита в аккумуляторной батарее. Батарею, разряженную более чем на 25 % зимой и более чем на 50 % летом, снимают с автомобиля и подзаряжают.

Чтобы не получить неправильных результатов при измерении плотности электролита, ее нельзя замерять в следующих случаях:

• если уровень электролита в аккумуляторной батарее не соответствует норме;

• если электролит слишком горячий или холодный (оптимальная температура для замера плотности составляет от +15 до 27 ⁰С);

• сразу после доливки дистиллированной воды. Необходимо выждать, пока электролит перемешается. Если батарея разряжена, для этого может потребоваться несколько часов;

• после нескольких включений стартера (следует выждать, пока установится равномерная плотность электролита в элементах батареи).

Если при измерении плотности электролита обнаружится, что она чрезмерно высокая (1,3 г/см³ и выше), то необходимо удалить часть электролита из элемента и долить дистиллированной воды, затем выждать, пока электролит перемешается с ней, и снова замерить его плотность.

Температура замерзания электролита понижается по мере уменьшения его плотности и составляет соответственно: при плотности 1,29 г/см³ – минус 70 ⁰С, 1,27 г/см³ – минус 58 ⁰С, 1,23 г/см³ – минус 36 ⁰С.

В полностью разряженной батарее плотность электролита понижается до 1,11 г/см³, температура замерзания - до минус 7 ⁰С. Поэтому в зимнее время разряженные батареи нельзя оставлять вне отапливаемого помещения.

Таблица 5- Плотность, состав и температура замерзания электролита при температуре окружающего воздуха +15 ⁰С.

Плотность электро-лита, г/см3	Содержа-ние серной кислоты (по объему) %	Темпера-тура замерза-ния, °С	Плотность электро- лита, г/см3	Содержа- ние серной кислоты (по объему), %	Темпера-тура замерза-ния, °С
1,10	8,5	-7	1,21	18,7	-28
1,11	9,5	-8	1,22	19,6	-32
1,12	10,3	-9	1,23	20,6	-36
1,13	11,2	-10	1,24	21,6	-42
1,14	12,1	-12	1,25	22,6	-50
1,15	13,0	-14	1,26	23,6	-54
1,16	13,9	-16	1,27	24,6	-58
1,17	14,9	-18	1,28	25,6	-64
1,18	15,8	-20	1,29	26,6	-70
1,19	16,7	-22	1,30	27,6	-74
1,20	17,7	-25	1,31	28,7	-76

Примечание. Исходная серная аккумуляторная кислота имеет плотность 1,84 г/см³ при температуре +15 ⁰С.